犧牲陽極陰極保護技術在鋼閘門防腐中的應用

徐 嘯， 王 磊

（1.江蘇省武定門閘管理所，南京，210013；2.江蘇省秦淮新河閘管理所，南京，210046）

一、問題的提出

鋼結構在水利工程中被廣泛應用，其中，有大量的鋼結構長年處于水下，如各種鋼閘門、攔污柵、引水壓力鋼管和水輪機等，長期接觸侵蝕性介質（海水、淡水），遭受這些介質的電化學腐蝕作用，有時還受到高速水流或風浪的沖擊，漂浮物和泥沙、冰凌的磨耗以及水中微生物和污染物的作用，極易發生腐蝕。各種形式的腐蝕破壞使得結構的有效斷面減小，嚴重時局部穿孔，結構的安全度逐漸下降，嚴重影響結構物的正常、安全運行。以下從幾個實例出發,介紹犧牲陽極陰極保護技術在鋼閘門防腐中的應用。

二、應用實例

1.秦淮新河節制閘

該工程于1980年6月建成，共12孔。2001年年底起對節制閘進行除險加固改造，上扉門為混凝土門，下扉門為鋼閘門。鋼閘門寬6.1 m，高5.4 m，采取噴鋅加涂料保護，噴鋅層厚度為160 μm,涂料為環氧云鐵防銹漆 50 μm+氯化橡膠鋁粉漆 90 μm。 為了延長鋼閘門防腐蝕年限，減少維修，對水下鋼閘門進行長效保護，利于環境保護，秦淮新河閘管理所請有關科研單位設計實施了鎂合金犧牲陽極陰極保護技術，對長年處于水下的部位采取了犧牲陽極陰極保護措施，設計保護使用壽命不小于15年。

（1）保護范圍

下扉門門頂高程為5.2 m，閘底板高程為0.0m。內河側正常蓄水位為6.5 m。保護范圍為鋼閘門內河側和長江側長年處于水下的部位，包括導軌板和底止水板。

（2）保護面積

每扇鋼閘門內河側保護面積約33 m2，長江側約 132 m2，合 計165 m2，12扇鋼閘門總保護面積1980m2。

（3）保護標準

犧牲陽極保護系統運行后測量鋼閘門的保護電位，95%以上測點的保護電位滿足以下要求：保護電位負于-850mV(相對于飽和硫酸銅參比電極)；不銹鋼軌道板周圍保護電位比自然電位偏負200mV。

（4）測量結果

鋼閘門犧牲陽極保護系統實施10天后，對其鋼閘門的保護電位從北向南分兩排進行測量，每排測點分為水面、水中、泥面三個位置，測量結果見表1。

根據現場測量的結果可知，鋼閘門測點保護電位處于-863 mV～-1251 mV（相對于飽和硫酸銅參比電極），所有測點電位均負于-850mV的設計保護電位，滿足設計及規范的要求。由測量結果可知，鋼閘門水下各處均得到充分有效的防腐蝕保護。

表1 江蘇省秦淮新河節制閘鋼閘門陰極保護電位測量結果

2.武定門節制閘

該閘建成于1960年9月，位于南京市武定門外秦淮河下游，距三汊河口12.6 km，為秦淮河流域的主要控制工程之一。節制閘共6孔，閘門為上、下扉平面鋼閘門，上扉門寬8.5m，高4.15m，下扉門寬8.06 m，高8.0m。導軌板材質為不銹鋼復合板。同樣為了延長鋼閘門防腐蝕年限，減少維修，對水下鋼閘門進行長效保護，對長年處于水下的部位采取了犧牲陽極陰極保護措施，設計保護使用壽命不小于15年。

（1）保護范圍

下扉門門頂高程8.305m，閘底板高程0.3m。內河側正常蓄水位為6.5m，閘下設計水位11.37 m。保護范圍為鋼閘門內河側和長江側長年處于水下的部位，包括導軌板和底止水板。

（2）保護面積

每扇鋼閘門內河側保護面積約65 m2，長江側約 260m2，合計 325 m2，6扇鋼閘門總保護面積1950m2。

（3）保護標準

犧牲陽極保護系統運行后鋼閘門保護電位的保護標準同前。

（4）測量結果

犧牲陽極陰極保護系統安裝運行后，采取抽測的方法，從南向北分兩排測量，每排測點有水面、水中、泥面三個位置。鋼閘門陰極保護電位測量結果見表2。

根據現場測量的結果可知，鋼閘門測點保護電位處于-923 mV～-1320mV（相對于飽和硫酸銅參比電極），所有測點電位均負于-850mV的設計保護電位，滿足設計及規范的要求。由測量結果可知，鋼閘門水下各處均得到了充分有效的防腐蝕保護。

三、應用分析

近年，由于鋼閘門具有強度高、結構形式多樣等優點，在水閘上得到廣泛應用。江蘇省大部分水閘的閘門已采用鋼閘門替代了老式的混凝土閘門或鑄鐵閘門，率先完成了閘門的升級改造。雖然鋼閘門具有堅固耐用等優點，但其水下部分仍需采取防腐蝕措施，尤其是處于沿海的擋潮閘，其所處腐蝕環境十分苛刻，更需要采取有效的防腐蝕措施。而犧牲陽極陰極保護技術相對傳統的防腐蝕技術雖一次性實施投資稍高，但從長期防腐蝕所需的總費用來看還是十分經濟高效的，并且該技術對環境無污染，尤其是無需后期維護管理，大大減輕了水閘管理人員的維護工作。

表2 南京市武定門節制閘鋼閘門陰極保護電位測量結果

目前，犧牲陽極陰極保護技術已在江蘇省內的淮河入海水道海口樞紐海口閘16扇鋼閘門、鎮江諫壁節制閘15扇鋼閘門、鹽城市射陽河閘35扇鋼閘門、秦淮新河節制閘12扇鋼閘門等10余座水閘100多扇鋼閘門上實施應用。已應用的水閘鋼閘門防腐蝕效果可靠穩定，閘門水下受到保護的部位無任何腐蝕現象，得到水利系統相關專家的肯定以及水閘管理人員和技術人員的好評。若江蘇省內的水閘在進行大修改造時充分開展應用該項技術，不僅可為水閘管理單位節約大量的歲修經費，而且也使水閘安全的運行得到有力的保障，可見犧牲陽極陰極保護技術在鋼閘門防腐蝕應用前景非常廣闊。

四、結 語

我國江河湖泊眾多，水利工程和水工建筑物鋼結構構件非常之多，防腐蝕工作面廣量大。針對鋼結構水閘門的嚴重腐蝕環境，各種防腐方法各有優缺點。目前，金屬結構防腐絕緣層與陰極保護的聯合使用是比較經濟、合理的防蝕措施。防腐層在生產、運輸與施工中很難做到不受到任何損壞。不可能完全將被保護結構與腐蝕環境、介質完全隔離。用于防腐絕緣層的各種涂料都不同程度地具備吸水和透氣性。要維持有效的防腐，就有必要同時采取陰極保護。犧牲陽極陰極保護技術相對傳統的涂料防護具有防腐年限長、經濟實用等優點，并且對環境無污染，應大力推廣該技術在水利工程上的應用。

[1]黃永昌.電化學保護技術及其應用[M].上海：上海交通大學出版社,2000.

[2]胡士信.陰極保護工程手冊[M].北京:化學工業出版社,2005.